专利名称：电动汽车充电的最大电力控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动汽车的充电，尤其涉及电动汽车充电的最大电力控制。
背景技术：
如今，汽车成为普通生活必需的生活必需品。汽车为人们提供简便快捷的移动性，从而广发普及并占据我们生活的重要地位。但是，现有的内燃发动机汽车的增加，因增加汽车所排放的尾气，从而成为严重污染环境的原因。另外，为了解决上述大气和环境污染问题，积极开展对使用作为清洁燃料的电能的电动汽车(Electric Vehicle, EV)的研究,并推出应用这些技术的产品。尤其是，随着全世界范围内强化环境监管及节约能源的趋势，对环保电动汽车(Electric Vehicle, EV)的需求逐渐增多。在美国和欧洲，通过制定净化空气法案义务普及EV，而在韩国，作为低碳绿色增长的一环，积极开展对绿色汽车(环保汽车)的研究。为了扩大电动汽车(EV)的普及，必需构建用于对电动汽车的电源进行充电的充电基础设施。尤其是，因增加电动汽车的电池容量会导致车身重量的增加，因此，电动汽车通过一次完全充电能行驶的距离受到限制。因此，为确保电动汽车的中长距离的行驶，必需建设与公路网连接的充电站以随时随地对电动汽车进行充电，而且，具备家用充电设备和基础设施也是扩大电动汽车(EV)的普及所必要的。电动汽车的充电设备分为慢速充电设备和快速充电设备，而快速充电设备安装于电动汽车专用充电站。快速充电设备是最大输出功率为50kW以上的充电站，通过供应直流(DC)电源直接对电池进行充电，从而可在30分钟之内完成充电。慢速充电设备的充电装置的最大输出功率为7. 7kff以下，通过供应交流(AC)电源对车辆内的0BC(0n Board Charger)进行充电，需要约6 8小时的充电时间。如今，家庭的耗电量有逐渐增加的趋势，而若将约3 7. 7kW的慢速电动汽车充电器(EVSE)连接至普通家庭用电源使用，则家庭的耗电量将急剧增加70%以上。在普通家庭中，若耗电量急剧增加70%以上，则因熔断器(FUSE)，即引入断路器的启动而导致停电。因此，在现有技术中，在普通家庭中对电动汽车进行充电时，频繁导致停电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车充电的最大电力控制系统，其实时监视用于家庭的电力，以用用于家庭之外的剩余电力稳定地对车辆进行充电。
本发明的附加特征及优点将在下面的内容中记载，而其中的一部分通过上述说明变得明了或通过本发明的实施充分了解。本发明的目的及其他优点，通过下面将要记载的说明及附图和权利要求中的结构实现。为了达到上述目的，本发明电动汽车充电系统，包括第一断路器，阻止流入室内的限制值以上的电力；第二断路器，阻止上述流入的电力向电器施加限制值以上；检测部，位于上述第一断路器和第二断路器之间并检测室内电器所消耗的最大电力；充电部，通过规定通信方式接收上述检测到的最大电力值以重新设置车辆充电所需的电力值。
为了达到上述目的，本发明电动汽车充电方法，包括如下过程定期测量室内电器所消耗的电力；将上述所测得的电力值保存于存储器并将上述所测得的电力值与预先保存的最大电力值进行比较；若上述所测得的电力值大于预先保存的最大电力值，则用新的最大电力值设置上述所测得的电力值并无线传送至充电部一侧；在充电部一侧，在接收上述最大电力值之后，根据所接收的最大电力值重新设置接收功率容量；通过控制监视线将上述重新设置的接收功率容量信息传送至电动汽车；在电动汽车一侧，根据上述所接收的接收功率容量信息进行有限的充电。本发明在电力引入线设置检测部300，而若所设置的检测部300通过无线(或有线)方式向上述充电部100内的导向功能控制器140传送最大电力值，则重新设置导向线(控制监视线)的PWM(DUTY)信号，以使电动汽车重新设置耗电量。本发明实时监视用于家庭的电力，以用用于家庭之外的剩余电力稳定地对车辆进行充电，从而解决车辆充电时频繁发生的停电问题。
图I为本发明最大电力控制系统结构图；图2a为本发明检测部框图；图2b为本发明充电部框图；图3为慢速充电系统中电动汽车和充电部之间的结合结构示意图；图4为本发明最大电力控制系统运行流程图。*附图标记*10:引入断路器20:第一支路断路器30:第二支路断路器 100:充电部110:第一通信部120 :保护部130:测量部140:导向功能控制器150 :控制部160 :输入部170:输出部180:电力供应部200:电动汽车300 :检测部310:电功率表320 :保存部330 :第二通信部
具体实施例方式下面，结合附图对本发明较佳实施例进行说明。图I为本发明最大电力控制系统结构图。如图I所示，本发明电动汽车充电的最大电力控制系统，大致包括引入断路器(第一断路器)10、第一支路断路器(第二断路器)20、第二支路断路器(第三断路器)30、检测部300、充电部100及电动汽车200。上述第一断路器10为引入断路器，用于阻止流入室内的限制值以上的电力。上述第二断路器20是阻止上述流入的电力向电器(例如，空调、电灯、电暖气等)施加限制值以上的支路断路器。上述第三断路器30是阻止上述流入的电力向上述充电部100施加限制值以上的支路断路器。上述检测部300位于上述第一断路器10和第二断路器20之间并检测空调、电灯、电暖气等室内电器所消耗的最大电力。上述充电部100通过有线或有线通信方式接收上述检测到的最大电力值以重新设置车辆充电所需的电力值。另外，通过导向(PILOT)信号的Pulse WidthModulation(DUTY)将上述重新设置的电力值发送给电动汽车200，而上述电动汽车200以根据上述PWM(DUTY)比率的电力进行有限的充电。 图2a为本发明检测部框图。如图2a所示，本发明检测部300包括电功率表310、保存部320、通信部(第二通信部)300等组件。但是，图2a所示的组件部都是必需的组件。上述检测部300可由比如图所示的组件更多的组件构成，或由比其更少的组件构成。上述电功率表310定期测量室内电器所消耗的电力。上述保存部320保存定期测得的上述电功率表310的电力值。另外，上述通信部330检测保存于保存部320的电力值中的最大值，即最大电力值并传送至上述充电部100。上述检测部300和充电部100之间的传送通过无线或有线通信实现。在以无线通信方式进行通信时，上述通信部300可根据Zigbee(IEEE802. 15. 4)通信协议进行传送。另外，在以无线通信方式进行通信时，上述通信部300可根据RS232或RS485M0DBUS通信协议进行传送。图2b为本发明充电部框图,表不装置方面的组件。如图2b所示，本发明充电部100包括通信部(第一通信部)110、保护部120、测量部130、导向功能控制器140、控制部150、输入部160、输出部170、电力供应部180、切换式电源供应器(Switching-Mode Power Supply,下称“SMPS”)(未图示)等组件。但是，图2b所示的组件部都是必需的组件。上述充电部100可由比如图所示的组件更多的组件构成，或由比其更少的组件构成。下面，依次说明本发明充电部100的组件。上述通信部110包括实现充电部100和无线通信系统之间的无线通信或充电部100和充电部100所属网络之间的无线通信的一个以上的组件。例如，通信部110可包括移动通信模块(未图示)、CAN通信模块(未图示)、近距离通信模块(未图示)中的至少一种。上述移动通信模块在移动通信网上与基站、外部终端、服务器中的至少一种收发无线信号。在此，上述无线信号可包括收发语音信号、视频通话呼叫信号或文字/多媒体消息过程中的各种形式的数据。上述移动通信模块支持为与上级操作系统(例如，充电站中央中心等)或相邻充电装置的联系的无线通信(例如，WCDMA.3G网等)。上述过程也可通过上述近距离通信模块来完成。上述CAN通信模块用于实现与电动汽车的通信，并从电动汽车接收状态信息(例如，可充电充电器类型信息)。CAN通信是“ControlIer Area Network”的简写，是通过并行连接多个ECU (Electronic Control Unit)收发数据的通信方法。
在CAN通信中，通信线具有两条总线，是在通信线中放置数据并根据需要下载使用的方式(采用ISOl 1898通信方式)。CAN协议进行Multi Master通信，且抗干扰能力很强。而且，通信速度快(最高可达到1Mbps)，且可进行远距离(例如，最高以40kbps进行1000米的通信)通信。上述近距离通信模块用于与近距离节点进行通信，可通过蓝牙(Bluetooth)、RFID (Radio Frequency Identification)、红夕卜线通信(infrared Data Association,IrDA)、UffB (Ultra Wideband)、Zigbee (IEEE802. 15. 4)等通信协议实现。本发明近距离通信模块根据Zigbee (IEEE802. 15. 4)通信协议与上述检测部300进行无线通信。用通信协议IEEE802. 15. 4定义的ZigBee，可实现低价、低电力，是以家庭、建筑物及工厂自动化为目标开发出来的近距离低速无线通信技术。在IEEE802. 15.4中，定义了对PHY和MAC的ZigBee Alliance中，甚至定义了为MAC以上的层(Layer)和应用的Profile。上述近距离通信模块根据Zigbee通信协议，接收从上述检测部300传送的最大电力值。另外，近距离通信模块与搭载于充电部100的RFID读卡器或智能卡读卡器进行无线通信，以完成用户识别或费用结算。上述导向功能控制器140，在从上述检测部300接收最大电力值之后，根据所接收的最大电力值重新设置车辆充电所需电力值。上述重新设置的电力值成为车辆充电的接收
功率容量。另外，如图I所示，导向功能控制器140通过导向(PILOT)信号的Pulse WidthModulation (DUTY)将上述重新设置的接收功率容量发送给电动汽车200，而电动汽车200以根据上述PWM (DUTY)比率的电力进行有限的充电。上述保护部120是防止在充电部100上有可能发生的交流电用电事故(例如，短路、漏电等)的装置。另外，除用电事故之外，还检测物理性、机械性事故。若发生用电(或物理性、机械性)事故，则保护部120将这些情况报告给控制部150，并向输入部160的紧急停止按钮施加电源，以使上述紧急停止按钮闪烁。上述测量部130测量充电时供应至电动汽车的电力量，且测量电压、电流等。上述SMPS是广泛用于电子计算机、电子交换机及OA仪器等电子通信仪器的直流稳定化电源，用于充电部100自身所需的运行电源。上述输入部160产生根据用户的操作控制充电部100的运行的输入数据。上述输入部160可由用于输入数字或文字等的按键(key pad)、按钮、薄膜开关(dome switch )等构成。若上述输出部170为触摸屏,贝U输入部160可包含于输出部170。上述输入部160包括紧急停止按钮。若按下(push)紧急停止按钮，则充电部100停止运行，而流入充电部100的电力供应将切断。上述输出部170为IXD等显示装置，将充电部100所处理的信息(例如，测量部130所测得的电力量)输出至画面。例如，显示与充电部100所处理的电压、电流、电力量等相关的 UI (User Interface)或 GUI (Graphic User Interface)。根据上述充电部100的实现方式，输出部170可存在两个以上。例如，在充电部100中，多个输出画面在一个面相隔而设或一体设置,或各设置于相互不同的面。上述电力供应部180与引入室内的电力供应线连接以供应车辆充电所需的电源。
上述控制部150与各组件(例如，通信部110、保护部120、测量部130、导向功能控制器140、输入部160、输出部170、电力供应部180、SMPS)联动并控制充电部100的整体运 行。图4为本发明最大电力控制系统运行流程图。如图4所示，本发明检测部300通过上述电功率表310定期(例如，一秒 一分为周期)测量室内电器所消耗的电力。(Sio)上述电功率表310将所测得的电力值保存于存储器320。(S20)另外，将上述所测得的电力值 与预先保存的最大电力值进行比较。(S30)若上述所测得的电力值 大于预先保存的最大电力值，则电功率表310用新的最大电力值设置上述所测得的电力值并传送至充电部100—侧。(S60)若上述所测得的电力值 小于预先保存的最大电力值，则电功率表310比较上述所测得的电力值 和以前测得的电力值m。(S40及S50)若上述所测得的电力值 和以前测得的电力值μ相同，将上述所测得电力值 设置为新的最大电力值并传送至充电部100一侧。(S60)S卩，即使上述所测得电力值小于预先保存的最大电力值，若之前规定周期内(例如，约20 30分钟)室内电器所消耗的电力值无变化或所消耗的电力值的变化量少于基准值，则本发明电功率表310将上述所测得的电力值n设置为新的最大电力值。充电部100在从检测部300 —侧接收最大电力值之后，根据所接收的最大电力值重新设置所需电力值。即，重新设置为车辆充电的接收功率容量。(S70)上述接收功率容量为可进行稳定充电的最佳充电容量值，而计算接收功率容量的数式如下[数式]车辆充电用接收功率容量=签约容量-室内电器的最大消耗电力值上述签约容量是指从电力供应商(例如，韩国电力公司)供应至签约人家庭的电力量，供应约3 5kW范围的电力量。若签约容量为3kW，则需设置20A的引入断路器(第一断路器)10。在将从供应至室内的电力量(签约容量)减去家庭内电器所消耗的最大电力量之后的剩余电力(接收功率容量)用于车辆充电时，充电部100可在无停电状态下稳定地完成车辆充电。上述接收功率容量需设置为充电部100标准规格(Standard Specification)中规定的基准范围之内，而若利用上述数式计算的接收功率容量超出基准范围，则将基准范围的最大值设置为接收功率容量。另外，若计算出的接收功率容量小于基准范围，则将基准范围的最小值设置为接收功率容量。上述充电部100的导向功能控制器140在从上述检测部300 —侧接收最大电力值之后，根据所接收的最大电力值重新设置为车辆充电的接收功率容量，且如图3所示，将重新设置的接收功率容量信息通过控制监视线(控制导向线)利用导向(PILOT)信号的PWM(DUTY)传递至电动汽车200。(S80)另外，电动汽车200以根据上述PWM(DUTY)比率的电力进行有限的充电。(S90)图3为慢速充电系统中电动汽车200和充电部100之间结合结构示意图。根据系统的设计变更，上述S70过程可在上述检测部300进行。另外，根据系统的设计变更，上述检测部300只检测电力，而上述过程(S20 S60)可在充电部100进行。本发明电动车辆充电系统，不仅适用于慢速充电设备，也可适用于50kW以上的快速充电设备。在宾馆、演出场、政府机构等公共场所设置多个快速充电设备且这些充电设备同时启用时，电力使用量的剧增将启动断路器而导致停电。本发明电动汽车充电系统，也可应对有可能在宾馆、演出场、政府机构发生的由快速充电设备所导致的停电事故。如上所述，本发明导向功能控制器140可在记录程序的介质上，通过计算机可读的编码实现。而计算机可读的介质包括保存计算机系统可读取的数据的所有类型的记录装置。上述计算机可读介质有ROM、RAM、CD-ROM、磁盘、软盘、光数据保存装置等，而且，还包括以载波(例如，通过互联网的传送)形式实现的介质。上述计算机也可包括导向功能控制器140。上述实施例仅用以说明本发明而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。如上所述，本发明在电力引入线设置检测部300，而若所设置的检测部300通过无线(或有线)方式向上述充电部100内的导向功能控制器140传送最大电力值，则重新设置导向线(控制监视线)的PWM(DUTY)信号，以使电动汽车重新设置耗电量。
本发明实时监视用于家庭的电力，以用用于家庭之外的剩余电力稳定地对车辆进行充电，从而解决车辆充电时频繁发生的停电问题。
权利要求
1.一种电动汽车充电系统,其特征在于,包括 第一断路器，阻止流入室内的限制值以上的电力； 第二断路器，阻止上述流入的电力向电器施加限制值以上； 检测部，位于上述第一断路器和第二断路器之间并检测室内电器所消耗的最大电力；充电部，通过规定通信方式接收上述检测到的最大电力值以重新设置车辆充电所需的电力值。
2.根据权利要求I所述的电动汽车充电系统，其特征在于还包括阻止上述流入的电力向车辆充电装置施加限制值以上的第三断路器。
3.根据权利要求I所述的电动汽车充电系统，其特征在于 上述充电部，包括 电力供应部，与引入室内的电力供应线连接以供应车辆充电所需的电源； 测量部，测量供应至电动汽车的电力量； 保护部，防止在充电装置上有可能发生的短路、漏电等用电事故； 输入部，根据用户操作完成数字或文字的输入； 输出部，在画面上显示上述测量部所测得的电力量； 第一通信部，通过ZigBee通信接收从上述检测部传送的最大电力值； 导向功能控制器，根据上述所传送的最大电力值重新设置车辆充电所需电力值；控制部，与上述电力供应部、测量部、保护部、输入部、输出部、通信部、导向功能控制器联动并控制充电装置的整体运行。
4.根据权利要求I所述的电动汽车充电系统，其特征在于上述充电部通过RS232或RS485M0DBUS的有线通信方式接收上述检测部的最大电力值。
5.根据权利要求I所述的电动汽车充电系统，其特征在于 上述检测部，包括 电功率表，定期测量室内电器所消耗的电力； 保存部，保存上述所测得的电力值； 第二通信部，检测上述所保存的电力值中的最大值并传送至上述充电部。
6.—种电动汽车充电方法,包括如下过程 定期测量室内电器所消耗的电力； 将上述所测得的电力值保存于存储器并将上述所测得的电力值与预先保存的最大电力值进行比较； 若上述所测得的电力值大于预先保存的最大电力值，则用新的最大电力值设置上述所测得的电力值并无线传送至充电部一侧； 在充电部一侧，在接收上述最大电力值之后，根据所接收的最大电力值重新设置接收功率容量； 通过控制监视线将上述重新设置的接收功率容量信息传送至电动汽车； 在电动汽车一侧，根据上述所接收的接收功率容量信息进行有限的充电。
7.根据权利要求6所述的电动汽车充电方法，其特征在于，还包括如下过程 若上述所测得的电力值小于预先保存的最大电力值，则比较上述所测得的电力值和以前测得的电力值；若上述所测得的电力值与预先保存的最大电力值相同，则将上述所测得电力值设置为新的最大电力值并无线 传送至充电部一侧。
全文摘要
本发明电动汽车充电系统，包括第一断路器，阻止流入室内的限制值以上的电力；第二断路器，阻止上述流入的电力向电器施加限制值以上；检测部，位于上述第一断路器和第二断路器之间并检测室内电器所消耗的最大电力；充电部，通过规定通信方式接收上述检测到的最大电力值并重新设置车辆充电所需的电力值。本发明在电力引入线设置检测部，而若所设置的检测部通过无线(或有线)方式向上述充电部内的导向功能控制器传送最大电力值，则重新设置导向线(控制监视线)的PWM(DUTY)信号，以使电动汽车重新设置耗电量。本发明实时监视用于家庭的电力，以用用于家庭之外的剩余电力稳定地对车辆进行充电，从而解决车辆充电时频繁发生的停电问题。
文档编号H01M10/44GK102638084SQ20111012107
公开日2012年8月15日 申请日期2011年5月11日 优先权日2011年2月10日
发明者金泽龙 申请人:寇地斯股份有限公司